Wiederverwendbarkeit und Landefähigkeit der Falcon-Familie

Dafür das Musk letztes Jahr noch versprochen hat das die BFR alle anderen ihrer Raketen ablöst, bastelt man da aber noch ganz schön an Konzepten rum. Bin ja gespannt ob das bei der diesjährigen IAC überhaupt noch Thema ist. 

Ein gutes Argument. BFS soll ja eine komplett andere Landeweise haben, daher bringt der Ballon nichts für BFR/BFS. Es handelt sich also um eine Investition, die mit der F9-Linie endet, das macht mich sehr skeptisch.

Daher sehe ich 3 Möglichkeiten:
1. Es ist ein reales Konzept und kann standardmäßig in F9 Block 5 eingebaut werden, wenn es genug Performance gibt. Ein Block 6 soll es ja nicht mehr geben...
2. Es handelt sich nur um ein Experiment, das nicht direkt zur Rakete gehört
3. Es ist ein PR stunt, um Aufmerksamkeit zu generieren.

We already do targeted retro burn to a specific point in Pacific w no islands or ships, so upper stage doesn’t become a dead satellite. Need to retarget closer to shore & position catcher ship like Mr Steven.

https://twitter.com/elonmusk/status/985731208846831618

Oberstufe soll auf Mr Steven landen...

@tobi

4. Möglichkeit: man hat sich von der Idee verabschiedet BFR wirklich für alle Nutzlasten anzubieten und will die F9 auch bei funktionierender BFR weiter anbieten. Dann würde sich eine "Weiterentwicklung" von Konzepten ja lohnen.

@tobi

4. Möglichkeit: man hat sich von der Idee verabschiedet BFR wirklich für alle Nutzlasten anzubieten und will die F9 auch bei funktionierender BFR weiter anbieten. Dann würde sich eine "Weiterentwicklung" von Konzepten ja lohnen.

Das halte ich für sehr unwahrscheinlich. Sie wollen nicht zwei Systeme parallel betreiben, wenn es vermeidbar ist. Es würde bedeuten, daß BFR nicht annähernd so günstig wird wie angekündigt. Gwynne Shotwell hat sich aber gerade sehr optimistisch über die BFR-Entwicklung geäußert. Da läuft alles bestens, wenn man ihr glauben will und das will ich.

Es gibt noch die Möglichkeit, daß sie eine sehr einfache und kostengünstige Lösung haben, falls das funktioniert. Es ist ja noch experimentell und kann schief gehen. Angenommen daß Erststufenwiederverwendung extrem kostengünstig wird und viel mehr Flüge als 10 erlaubt mit geringen Servicekosten. Dann kann es sich lohnen für die vielen Starlink-Starts FH zu verwenden und auch die 2. Stufe zurückzuholen.

Aus meiner Sicht wäre es zum heutigen Zeitpunkt für SpaceX sehr unklug, die F9 Linie bereits als Auslaufmodell zu betrachten. Das die BFR gebaut wird und dass sie wirklich vorhaben, langfristig nur noch diese zu verwenden, bezweifle ich nicht im geringsten.

ABER

Das die kommunizierten Zeitpläne der BFR nur ansatzweise eingehalten werden, glaub ich genau so wenig. Ich denke SpaceX ist sich dem ebenfalls bewusst. Sagen wir mal es dauert bis 2023 bis die BFR ALLE F9 Flüge übernimmt und sagen wir weiter, dass SpaceX bis dahin durchschnittlich 50 Starts im Jahr absolviert, dann sind das ab 2019 250 Oberstufen und somit viele viele Millionen Dollar. Wenn man nur einen Bruchteil der Oberstufen zurückholen kann lohnt sich der Aufwand auf jeden Fall.

Mane

Ich finde die Weiternutzung der Falcon 9 auch bei gleichzeitig existierender BFR gar nicht so abwegig. Ich kann mir nur schwer vorstellen, dass beim Start eines einzelnen, nicht allzu schweren Satelliten die BFR preisgünstiger wäre als die Falcon 9.

Allein der zusätzliche Treibstoffverbrauch plus die Abschreibung der Rakete müssten doch schon ungleich höher sein, oder?

Die Kosten für den zusätzlichen Treibstoff sind bei weitem nicht auf dem Level einer F9-Oberstufe + Fairing (bzw. Kosten für das Einfangen des Fairings). Was die Abschreibung der Rakete betrifft hängt alles davon ab, wie oft die BFR tatsächlich wiederverwendet werden kann. Ich bin mir ganz sicher, dass die ersten BFR noch bei weitem keine 100+ Flüge absolvieren werden. Auch das wird ein Lern-/Weiterentwicklungsprozess werden.

5. Fail-safe/PlanB.
Wie m.hecht schon sagt: Man weiß nicht ob und wann BFR planmäßig fliegt und ob es wirklich so günstig wird wie man sich das vorstellt.

6. Musk will schauen ob es geht.

Ich trau ihm zu es einfach aus Interesse zu versuchen. Vlt ist eine F9 ohne komplette Wiederverwendbarkeit ein unvollendetes Projekt. Ähnlich eines nicht ganz beendeten Puzzles.

7. (unwahrscheinlich) SpaceX könnte das Verfahren patentieren lassen und verkaufen (oder verschenken... wenn man auf Tesla schaut)

8.

Oberstufe soll auf Mr Steven landen...

das ist... ambitioniert.

Zwar wiegt die 2. Stufe leer auch nur 3-4 t (vs ~2 t) und ist kompakter/'fällt' besser, anderer seits ist so ein Ballon viel Windanfälliger und nicht steuerbar.

---

@kosten:

Bei voll wiederverwendbaren Trägern ist das so eine Sache... Das ist schlicht ein Paradigmenwechsel.
Die 'sonstigen' Kosten (Flugabwicklung, Range UND Fixkosten!!) nehmen absolut überhand gegenüber Bau- und Entwicklungskosten.

BFR soll ja nur ~5-7 Millionen Kosten, da könnten die Kosten zum Auffangen von 2*Fairing+Oberstufe(+1.Stufe) [5 Schiffe pro Startplatz bzw 10 schneller Startfolge) schnell in Regionen von 10-20% der Gesamtkosten vorstoßen und relevant werden.

@Mane: Wenn die Oberstufe verloren geht, sehe ich das genauso. Sollte sich diese aber tatsächlich wiederverwenden lassen, kommt man möglicherweise in den Bereich, in dem zusätzlich zur BFR verwendeter kleiner Träger eine Kostenersparnis bedeuten kann.

Letztendlich können wir hier aber nur spekulieren, da wir die genauen Zahlen und die Motivation nicht wirklich kennen.

Das die BFR nächstes Jahr fliegt ist in Elontime gerechnet. Bis ein Flugfähige Version von BFR fliegt wird es in Realzeit viel länger dauern.
BFR wird außerdem viel größer und komplexer. Nach dem bisherigen Try and Error verfahren wird es bei Fehlschlägen zu Neubauten von Testmodellen kommen welches zusätzlich Zeit kostet. Eine Einsatzfähige Oberstufe fliegt denke ich selbst mit rosa Brille nicht vor 2022-25. Der Booster ist ja für noch später geplant. Bis das komplette BFR in den Regelbetrieb geht und die F9 ersetzen kann werden noch 10 bis 15 Jahre vergehen. Bis dahin soll die Satkonstellation bereits gestartet sein.
Es gibt also noch bedarf für viele Starts der F9 was eine Wiederverwendung der Zweitstufe eventuell sinnvoll macht.  Mit der Aussage das Block 5 die letzte version ist wird man sich dadurch herausreden, dass es bei dieser Bezeichnung nur um die Unterstufe geht.
Für die wenigen bemannten Starts die noch zur ISS fliegen bevor sie eingestellt wird kann man dann noch mit der derzeitigen Zweitstufe fliegen.

Ich dächte bei der BFR werden sie schon stark aufs Tempo drücken das die nächstes Jahr in irgendeiner Form fliegt.

Blue Origin hat ja nen ambitionierten Zeitplan rausgehauen, SpaceX wird wohl versuchen mit der BFR da nicht ins hintertreffen zu geraten.

Für die wenigen bemannten Starts die noch zur ISS fliegen bevor sie eingestellt wird kann man dann noch mit der derzeitigen Zweitstufe fliegen.

Glaube nicht das die ISS die nächsten 10 Jahre, oder darüber hinaus eingestellt wird.
Ich denke sie wird mit Bigelow-Modulen erweitert werden. Das würde auch Sinn machen.

Leute, was redet ihr denn davon, dass die BFR nächstes Jahr fliegt?!

Elon hat angekündigt, dass das BFS (also das Schiff) nächstes Jahr (Elon Zeit) vielleicht ein paar Hopser machen wird. Das ist so ähnlich wie das Grashooper-Programm zu sehen. Das dazu verwendete "Schiff" wird auf gar keinen Fall raumflugfähig sein. Es wird nicht mal ein Prototyp sein. Vielmehr ein Entwicklungsmodell. Vergleicht das mit Pathfinder oder Enterprise im Shuttle-Programm.

Bis wir das erste BFS im Orbit sehen, wird es noch mindestens bis 2022 dauern! Alles andere ist vollkommen unrealistisch.
...und 2022 ist schon optimistisch.

Mane

Leute, was redet ihr denn davon, dass die BFR nächstes Jahr fliegt?!

Elon hat angekündigt, dass das BFS (also das Schiff) nächstes Jahr (Elon Zeit) vielleicht ein paar Hopser machen wird. Das ist so ähnlich wie das Grashooper-Programm zu sehen. Das dazu verwendete "Schiff" wird auf gar keinen Fall raumflugfähig sein. Es wird nicht mal ein Prototyp sein. Vielmehr ein Entwicklungsmodell. Vergleicht das mit Pathfinder oder Enterprise im Shuttle-Programm.

Bis wir das erste BFS im Orbit sehen, wird es noch mindestens bis 2022 dauern! Alles andere ist vollkommen unrealistisch.
...und 2022 ist schon optimistisch.

Jetzt zerstörst du uns jede Hoffnung. 
Aber auf Grashopper-Level würde ich BFS nicht reduzieren.

Sowohl die USA als auch Russland haben keine weitere Finanzierung der ISS vorgesehen.  Einen kommerziellen Markt für Forschung gibt es nicht. Die Unis können aktuell kostenlos Forschung betreiben. Wenn die Wirtschaft selbst forschen möchte kann sie das in kooperation mit einer Hochschule ebenfalls kostenlos, trotzdem ist die ISS nicht ausgebucht.
Beam ist eine leere Hülle. Die Systeme für Lageregelung, Energieversorgung, Wärmeregulierung, Luft u. Wasserversorgung bedürfen ständiger Wartung.  Es ist denke ich sehr blauäugig anzunehmen, dass eine Station die im Unterhalt Milliarden verschlingt in Zukunft nahezu kostenfrei weiter betrieben werden kann.

Yeah, but great for creating a giant object that retains its shape across all Mach regimes & drops ballistic coefficient by 2 orders of magnitude

https://twitter.com/elonmusk/status/985668304353116161

Der Ballon soll den Luftwiderstand um Faktor 100 steigern, damit muss wohl der Durchmesser 10 mal größer als der Durchmesser der F9 sein, also ca. 36 Meter.

Die Oberstufe tritt mit dem Triebwerk zuerst ein (weil schwer), dann kann man oben an der Oberstufe einen gigantischen Ballon mit 36 m Durchmesser rauslassen, der die Falcon 9 bremst (quasi ein Wiedereintrittsfallschirm).

Bild von hier: https://en.wikipedia.org/wiki/Ballute


Der Ballon muss schnell soviel Widerstand aufbauen, dass es zu keiner signifikanten Erhitzung in dickeren Luftschichten kommt.

Leute, was redet ihr denn davon, dass die BFR nächstes Jahr fliegt?!

Elon hat angekündigt, dass das BFS (also das Schiff) nächstes Jahr (Elon Zeit) vielleicht ein paar Hopser machen wird. Das ist so ähnlich wie das Grashooper-Programm zu sehen. Das dazu verwendete "Schiff" wird auf gar keinen Fall raumflugfähig sein. Es wird nicht mal ein Prototyp sein. Vielmehr ein Entwicklungsmodell. Vergleicht das mit Pathfinder oder Enterprise im Shuttle-Programm.

Bis wir das erste BFS im Orbit sehen, wird es noch mindestens bis 2022 dauern! Alles andere ist vollkommen unrealistisch.
...und 2022 ist schon optimistisch.

Mane

Ein großer Hopser ist im Grunde auch schon ein Flug 
So genau hat er sich ja nicht ausgedrückt was dann diese "Hopser" macht. Aber sie werden sicherlich so auf die Tube drücken das das Schlagzeilen macht, sonst gehören die Schlagzeilen der Konkurrenz. (F9 Landung produziert ja kaum noch Meldungen)

Noch ein Bild von Gemini von der NASA:

Der Ballon muss schnell soviel Widerstand aufbauen, dass es zu keiner signifikanten Erhitzung in dickeren Luftschichten kommt.

Die gesamte Bewegungsenergie muss abgebaut werden, der Ballon hätte die gleichen thermischen Belastungen wie ein Hitzeschutzschild müsste also aus Keramik oder einem Ablativen Stoff aufgebaut sein.

Zitat von: tobi am 16. April 2018, 11:24:59

Der Ballon muss schnell soviel Widerstand aufbauen, dass es zu keiner signifikanten Erhitzung in dickeren Luftschichten kommt.

Die gesamte Bewegungsenergie muss abgebaut werden, der Ballon hätte die gleichen thermischen Belastungen wie ein Hitzeschutzschild müsste also aus Keramik oder einem Ablativen Stoff aufgebaut sein.

Der Trick ist vermutlich die Zeit, innerhalb der das passieren muss. Wenn man weiter oben mit wesentlich geringerer Beschleunigung anfängt, kann der aufgeblasene Bremskonus (wie ihn die experimentelle Fregat-Oberstufe hatte) einen Teil der Energie über eine längere Zeit mittels Abstrahlung wieder los werden. Wenn es dann zu heiß wird, könnte der von SpaceX eingeführte Re-Entryburn soviel dV abbauen, dass die Hardware nicht kaputt geht, bevor dann wieder aerodynamisch weitergebremst/geglitten wird. Es ist dann die Frage, ob man mehr Gewicht in einen Hitzeschild oder in Resttreibstoff investieren will. Das Optimum wird sich wohl nur experimentell finden lassen - und sowas macht SpaceX vermutlich gerade.

Zitat von: tobi am 16. April 2018, 11:24:59

Der Ballon muss schnell soviel Widerstand aufbauen, dass es zu keiner signifikanten Erhitzung in dickeren Luftschichten kommt.

Die gesamte Bewegungsenergie muss abgebaut werden, der Ballon hätte die gleichen thermischen Belastungen wie ein Hitzeschutzschild müsste also aus Keramik oder einem Ablativen Stoff aufgebaut sein.

Der Ballon hat eine viel größere Oberfläche, deswegen wird weniger Wärme/m^2 aufgenommen. Außerdem tritt durch die große Fläche schon in viel größerer Höhe eine signifikante Bremsung ein, was die maximale Wärmelast verringert.

Wenn die Fläche 100 mal größer ist, ist die Wärmelast pro m^2 100 mal kleiner.

Solang wir uns im Orbit befinden stimme ich dem zu.
Ist man aber bereits unter der minimalen LEO Geschwindigkeit, dann hat man keine Stunden mehr zum langsamen abbremsen sondern sinkt rasch in tiefere Luftschichten. Die Energie muss also schnell abgebaut werden. Ich kenne kein Material welches dass mit macht. Auch in der dünnen Luftschichten werden die Luftmoleküle so stark beschleunigt, dass sie ionisieren und stark Hitze abstrahlen.

Solang wir uns im Orbit befinden stimme ich dem zu.
Ist man aber bereits unter der minimalen LEO Geschwindigkeit, dann hat man keine Stunden mehr zum langsamen abbremsen sondern sinkt rasch in tiefere Luftschichten. Die Energie muss also schnell abgebaut werden. Ich kenne kein Material welches dass mit macht. Auch in der dünnen Luftschichten werden die Luftmoleküle so stark beschleunigt, dass sie ionisieren und stark Hitze abstrahlen.

Wie hoch ist denn die Geschwindigkeit nach dem jetzt schon vorhandenen Retro Boost? Ist das bekannt?

erste kosmische Geschwindigkeit 7,91 km/s ist die Minimale Orbitgeschwindigkeit danach kommt der Widereintritt

Ist man aber bereits unter der minimalen LEO Geschwindigkeit, dann hat man keine Stunden mehr zum langsamen abbremsen sondern sinkt rasch in tiefere Luftschichten.

Könnte man nicht das "rasche Absinken" durch eine kontinuierlich veränderbare Aerodynamik und Größe des "Bremskörpers" verlangsamen und so den Wiedereintritt "strecken"? (Und so das Temperaturproblem entschärfen?)